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中国5G垂直行业应用案例(2020)(中英文版)(47页).pdf

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中国5G垂直行业应用案例(2020)(中英文版)(47页).pdf

1、版权所有 2020 GSMA ? 5G ? 2020 GSMA 代表全球移动运营商的共同权益。 GSMA 在更广 泛的全球移动生态系统中连结着 750 多家移动运营商,将 近 400 家企业,其中包括手机与终端制造商、软件公司、 设备供应商、互联网企业、以及相关行业组织。GSMA 每年在巴塞罗那,洛杉矶和上海举办业界领先的 MWC 大 会,以及 Mobile 360 系列区域会议。 更多有关 GSMA 信息,请阅览 关注 Twitter : GSMA 微信公众号 : GSMA_MWCS 中国信息通信研究院(以下简称“中国信通院”)始建于 1957 年,是工业和信息化部直属科研事业单位。多年来,

2、 中国信通院始终秉持“国家高端专业智库 产业创新发展平 台”的发展定位和“厚德实学 兴业致远”的核心文化价值 理念,在行业发展的重大战略、规划、政策、标准和测试 认证等方面发挥了有力支撑作用,为我国通信业跨越式发 展和信息技术产业创新壮大起到了重要推动作用。 近年来,适应经济社会发展的新形势新要求,围绕国家“网 络强国”和“制造强国”新战略,中国信通院着力加强研 究创新,在强化电信业和互联网研究优势的同时,不断扩 展研究领域、提升研究深度,在 4G/5G、工业互联网、智 能制造、移动互联网、物联网、车联网、未来网络、云计算、 大数据、人工智能、虚拟现实 / 增强现实(VR/AR)、智 能硬件、

3、网络与信息安全等方面进行了深入研究与前瞻布 局,在国家信息通信及信息化与工业化融合领域的战略和 政策研究、技术创新、产业发展、安全保障等方面发挥了 重要作用,有力支撑了互联网 +、制造强国、宽带中国等 重大战略与政策出台和各领域重要任务的实施。 顾问: 斯 寒,GSMA 大中华区总裁 王志勤,中国信息通信研究院副院长 作者: 常 洁,GSMA 大中华区创新与生态合作总经理 关 舟,GSMA 大中华区公共政策总经理 关庆贺,GSMA 大中华区创新与生态合作经理 中国电信 华为 爱立信 大唐移动 海尔 中国移动 中国联通 中兴通讯 上海诺基亚贝尔 咪咕 GSMA 对本次报告的主要合作单位表示感谢:

4、 * 及多家产业伙伴,限于篇幅,在此不一一列出。 02 03 07 10 12 14 19 21 24 27 30 32 34 37 40 42 前言 基于 5G 边缘计算的智能柔性生产 天津海尔洗衣机工厂 5G 智慧园区 中国商飞 5G+8K 飞机表面质量监测 新凤鸣基于 MEC 的智能车间 三一重工 5G 智能制造 湖南华菱湘钢 5G 智慧工厂 天津港 5G 智慧港口应用 武汉 5G 智能网联汽车测试示范区 5G BRT 智能网联车路协同系统 5G 在智能电网中的应用 咪咕 5G 快游戏 江西南昌红谷滩 5G 云 VR 精品示范区 基于 AI QoE 的 5G 云 VR 教育应用 中国慕课

5、大会 5G+ 超远程虚拟仿真实验 基于 5G 技术的医院网络建设标准 目 录 斯寒 GSMA 大中华区总裁 王志勤 中国信息通信研究院副院长 “2G跟随” 、 “3G突破” 、 “4G同步” 、 “5G先行” , 中国移动产业近年来取得的进步有目共睹,5G 在中国的 发展以及对全球移动产业的影响也备受瞩目。根据 GSMA 智库最新预测,到 2025 年,全球将有 411 个运营商在 119 个国家和地区商用 5G,届时,全球 5G 用户数将达到 18 亿,其中中国将占到总用户数近 45%,成为全球最大 的 5G 市场。 根据 GSMA 对全球 2000 多家企业负责人调研显示, 5G 与垂直行

6、业的深度融合将是 5G 成功的关键之一。预计 到 2030 年,对运营商而言,通过 5G 赋能的全球垂直行 业市场规模总量将达到近 7000 亿美元。如何更好地把 5G 技术服务于垂直行业,并推出超越连接的创新服务与价值 将是把握住这个潜力巨大的新兴市场机会的关键。 2019 年,伴随着中国 5G 商用服务的开启,中国的移 动运营商、垂直行业以及技术公司正在积极合作与实践, 将 5G 技术逐步应用于工业制造、交通运输、传媒与物流 等诸多垂直行业,赋能行业的数字化转型。在和广大伙伴 的沟通过程中,我们深刻认识到,5G 行业应用的探索是 个分阶段、分重点的长期过程,明确场景、制定标准、合 作创新是

7、推动 5G 在行业发展的不二法则,同时这个赋能 的过程也需要我们有耐心、有恒心,深入了解行业的真实 需求,并不断的调整和完善。 中国 5G 垂直行业应用案例 2020共汇集了 15 个 中国领先的 5G 行业应用实践,涵盖工业制造、交通运输、 电力、医疗、教育和内容等诸多领域,聚焦新一代信息技 术在行业市场的应用场景、技术特点和未来发展机遇。每 一个案例的背后都是一群坚定的 5G 应用的先行者,以开 放、合作、创新的态度不段探索,我们也衷心希望通过报 告中梳理的应用场景、项目反馈以及经验思考,能够为中 国和全球接下来 5G 技术在行业应用中的推广与发展中带 来参考与启发! 当前,第四次工业革命

8、正蓬勃兴起,与世界经济新旧 动能转换形成历史性交汇。移动通信经历了第一代到第四 代发展,已步入第五代移动通信(5G)商用元年。5G 作 为新一代信息技术,将从移动互联网扩展到移动物联网领 域,与经济社会各领域深度融合,全面构筑经济社会发展 的关键信息基础设施,培育经济发展新动能、打造社会治 理新模式、拓展民生福祉新内涵。 5G 融合应用是新生事物,需要探索新产品、新模式 和新业态。为推动 5G 应用发展,中国信息通信研究院与 IMT-2020(5G)推进组,于 2018 年和 2019 年连续主 办两届 “绽放杯”5G 应用征集大赛,面向行业、企业及 个人广泛征集 5G 应用,凝聚社会民众智慧

9、,促进行业转 型发展,深入挖掘并孵化 5G 特色应用。大赛得到社会广 泛关注和支持。2019 年,大赛共收到项目 3731 个,点燃 了全社会创新的热情,带来 5G 应用创新高潮,涌现出大 量新产品、新业态和新模式。 中国 5G 垂直行业应用案例 2020精心收录了 15 个中国 5G 行业应用优秀案例,其中包括部分“绽放杯” 的优秀作品。希望这些案例能给致力于 5G 产业与应用发 展的朋友以借鉴和启发,并涌现出更多的创新与实践。5G 融合应用需要持续不断的探索,中国信息通信研究院愿与 全球各界朋友通力合作, 共同构建5G应用创新繁荣生态。 前 言 03 中国 5G 垂直行业应用案例 2020

10、 基于 5G 边缘计算 的智能柔性生产 5G 为“万物互联”而来。爱立信积极参与 5G 技术和产品研发、标准制定和产业推广。罗博特科项目是爱立信与中 国移动江苏公司联合垂直行业合作伙伴罗博特科公司在 5G 智能制造领域开展的合作创新。我们希望通过项目发现 5G 对 垂直行业的潜在价值,完善端到端产品和解决方案,培养产业合作伙伴和探索有竞争力的商业模式,并完善面向垂直行业 的服务和交付能力。该项目从开展至今已经在上述方面取得了显著进展。 陈明博士 爱立信中国移动业务部 CTO 合作单位 案例综述 罗博特科是专业的智能制造系统提供商,专注于为光 伏、汽车电子、电子半导体、食品及药品等领域提供智能

11、制造解决方案,包括智能自动化设备、智能检测设备、智 能仓储设备、智能物料转运系统及智能制造执行系统,致 力于通过创新技术让工业制造更柔性、更智能、更高效。 经过罗博特科与江苏移动和爱立信工业调研联合团队 的多次探讨,三方都认为通过 5G 网络改造智能工厂是未 来的方向。5G 可以释放无线技术在工业领域的应用空间, 为智能制造带来重大赋能支撑。 为此江苏移动、爱立信与苏州罗博特科公司于 2018 年 11 月 28 日签署 5G 智能制造联合创新战略合作协议, 积极探讨在 5G 工业应用领域的合作,以“基于 5G 的智 能工厂”为目标,在江苏省苏州市罗博特科工厂搭建小型 化离散制造产线原型,用

12、5G 无线网络替代工业现场 OT 层的有线和 WiFi 连接,从而提升设备智能化水平,助力工 业软件云化部署加速迭代,最终实现柔性制造、智能制造。 为 AGV 小车和智能接驳台提供稳 定可靠的无线连接,提高 AGV 小 车行进稳定性和可靠性,提高产 线布局柔性。 为汽车电子精密加工设备、AGV 提供通信连接, 并通过和MES (制 造执行系统),RMS ( 机器人调 度系统)实时数据交互,实现自 动化产线及生产可视化。 通过 5G 网络来完成相机拍照图 片上传边缘云,云端检测后结果 下发控制,将硅片按质量等级进 行分选。 AGV 搭载高清摄像头,在行进过 程中, 实时对工厂环境进行拍摄, 视频

13、实时回传监控中心,远程对 工厂车间环境进行监控,可有效 降低人工成本,提高管理效率。 并通过 AR 技术实现远程设备巡 检。 智能物料转运汽车电子精密加工自动化智能图像质检智能 AR 巡检机器人 基于 5G 边缘计算的智能柔性生产 04 中国 5G 垂直行业应用案例 2020 行业挑战 解决方案 目前国内制造业面临技术改造和转型升级等问题,因 此推动制造业数字化、 智能化、 柔性化生产成为转型方向。 项目开始之初,通过对超过百家工业企业的调研,总结出 制造企业向智能柔性制造升级过程中存在着以下挑战: 工厂网络多样化,协议众多,层间集成度不高,难 以融合互通; 难以实现柔性生产:有线方式部署困难

14、,影响产线 柔性;工业 WiFi 存在众多弊端,其可靠性不高、覆盖范 围有限;现有网络对高带宽低时延类应用支撑不足; 数据采集不畅, 控制多部署在现场, 设备间协同不足, 在本项目中,江苏移动和爱立信为罗博特科建设了 5G 企业专网。爱立信 5G 企业级移动通信解决方案可针 对不同工业客户对网络安全性、 独立性、 可靠性的不同需求, 以及运营商对于企业级网络的管理, 为企业控制投资成本、 降低建设难度的诉求提供一整套网络解决方案。 在智能 AGV 的调度、智能故障应急处理等场景,需 要网络端到端时延要控制在毫秒级。本项目充分利用 5G 技术优势,项目中空口用户面时延由 20ms 降低至 4ms

15、, 影响效率; 5G 作为支撑智能制造转型的重要使能技术,结合云 计算、大数据、人工智能等技术,助力企业实现生产设备 更智能以及生产管理更智能,打造更柔性的生产线,并将 分布广泛的人、机器和设备连接起来,构建统一的工业互 联网络。引入 5G 边缘计算、网络切片等新技术,运营商 可以为工业客户提供更专业、更安全的云网一体化新型智 能基础设施和轻量级、易部署、易管理的解决方案,助力 企业向柔性制造、自动化生产、智能化方向演进。 并且将利用边缘云进一步降低时延,以满足调度等应用场 景要求。同时,利用 5G 大带宽满足对于现场高清图像实 时识别和处理的要求,单路摄像头实时视频回传需要上行 约 20Mb

16、ps 带宽,VSLAM 3D 实时地图重建需要上行 100Mbps以上带宽, CCD质检需上行数十兆至数百兆 (取 决于工业摄像头分辨率),且需要高可靠、高稳定的网络 传输,这些都是现有无线技术无法支撑的。 基于 5G 边缘计算的智能柔性生产 不需要企业本地部署硬件设备,可降低成本; 适用于数据敏感性要求不是很严苛的用户; 可根据企业性需求,配置不同网络切片; 企业网切片(S-NSSA1 #2) 基站射频单元 IMS APNInternet APN DOT 运营商切片(S-NSSA1 #1) 运营商 核心网 网络切片(优享) 纯 5G 网络逻辑切片01 本项目采用分阶段实施方案,第一阶段完成了

17、无线替 代 WiFi 和有线的技术验证;第二阶段完成了 5G 企业专 网的部署,将工厂设备全部接入 5G 网络;第三阶段实现 了完整的 5G 太阳能柔性产线搭建,探索云 AGV,云质检 等创新的智能化工业设备和应用,打造智能化解决方案, 为下游光伏制造企业赋能。 05 中国 5G 垂直行业应用案例 2020 本项目的创新性体现在四个方面: 探索 IT/CT/OT 超融合的工业互联网解决方案。基 于同一 IT 环境,承载 CT 网络与 OT 应用。 推进 5G 边缘计算的进一步落地,实现时延可控, 数据本地卸载、本地管理。 软硬解耦,智能上移,形成统一的工业控制大脑, 工业现场只保留机械动作部分

18、,从而实现集中控制和灵活 统一的调度。 将多个应用打通和协同,实现产线整体升级。 本项目不仅在方案上实现了技术创新,在商业模式和 合作模式上也进行了深入探索。罗博特科作为智能制造解 决方案商, 辐射电子、 机械、 汽车、 新能源等多个下游行业, 三方可携手实现 5G 的快速推广及共赢。江苏移动也将借 此提升自身能力,探索向运维服务、数据增值等商业模式 的转型升级。 本项目通过多家企业的合作试点,实现了生产效率提 升 30%,人工成本降低 40%,同时有效帮助企业提升成 品率和产品质量。 基于 5G 边缘计算的智能柔性生产 控制面在公网核心网,数据面在本地控制 数据本地卸载 适用于对于数据安全要

19、求本地管理的企业 本地边缘云可配置各类本地服务 运营商 RAN (PLMN-x) 运营商 核心网 IMS APNInternet APN 专有网络 (PLMN -y) LTE/5G 基带 Router 6000 企业 Core/5G ( MME,SGW, PGW, PCRF) 企业业务服务中心 (Enterprise-OSS, Customer Access Secure, Mission Critical Push To Talk, Grade of Service) 运营商网络 (PLMN -x) 企业用户 Auth (S6a) MBB, IMS O&M DOT 基站射频单元微站射频单元

20、IRU 所有网元均在企业本地部署 适用于对于数据及管理安全最苛刻的大型企业 本地边缘云可配置各类本地服务 可开放网络能力 运营商 RAN (PLMN-x) 运营商 核心网 专有网络 (PLMN -y) LTE/5G 基带 企业 Core/5G ( MME,SGW, PGW, PCRF) 企业通信中心 (IMS) 企业业务服务中心 (Enterprise-OSS, Customer Access Secure, Mission Critical Push To Talk, Grade of Service) DOT 基站射频单元微站射频单元 IRU Router 6000 企业专网(专享) 公网

21、,私网共用基站设施02 企业私网(尊享) 所有网络本地独立03 06 中国 5G 垂直行业应用案例 2020 经验总结与后续计划 经过一年多的实践探索,我们非常有信心, 5G 作为 最优的无线技术,可凭借高带宽、高可靠、低时延、移动 性助力工厂实现设备智能化、生产管理智能化、控制迭代 智能化、以及 OT 和 IT 的深度融合。在迈向工业互联网的 过程中,安全、可靠是最重要的考虑因素。我们以企业专 网作为切入点,无线替有线,蜂窝替 WiFi,再结合 5G 边 缘计算、网络切片等新技术,实现一网多用,打造网云一 体化基础设施,充分发挥运营商在通信领域的专业性,为 企业提供更专业的服务。 企业可以按

22、需使用网络和运营商云资源,更弹性、更 便捷、更灵活,实现管理、业务等方面的数字化转型,向 柔性制造、自动化生产、无线数字化方向演进。 将有线 +WiFi 的工业物联网升级为基于 5G 专网的 工业物联网, 解决了工厂设备走线和摆位对IT部门的挑战, 为柔性生产所需添加的更多物联网设备提供优异的网络基 础。 将部分现场设备计算能力上移(如 AGV,图像质检, VSLAM 建模等现场设备的计算单元集中上移 ),基于 5G 边缘云实现综合调度和快速迭代。 将与 5G 结合紧密的工业 AR、车间巡检等场景成功 落地。 在项目执行过程中,我们也有以下收获: 5G 进工厂需要对工业客户做培训,保守的客户需

23、要 较长的培训周期,罗博特科对新技术嗅觉敏锐,可以快速 形成合作。5G 行业客户拓展需要注意企业的新技术创新 基因。 江苏移动、爱立信与罗博特科探索 5G 云 AGV 方案 创新,将最初本地激光惯导 AGV 升级为基于 5G 边缘云 集中调度导航的 V-SLAM 云 AGV,5G 成为 AGV 内部 控制总线,未来 AGV 的大量开发集中在云计算环节而不 是 AGV 硬件本身,大大降低了 AGV 的开发、迭代难度, 集控能力大幅增强。 其AGV也得到其他工厂的采购与认可。 对现场基于有线组网的通信类型做了区隔,每个机 台内部 PLC 与 I/O, 传感,促动器等之间的交互属于设备 内部组网,协

24、议多样,时延要求极低。机台与外部系统的 通信整体时延可控,可通过 5G 大规模实现工业物联网。 5G 终端的生态成熟尚需时日,项目实施进度受终端 影响较大,5G 行业应用拓展需保持耐心。 江苏移动、爱立信和罗博特科公司技术创新的同时, 努力将项目的成功经验商业落地。伴随着 5G 技术和生态 的不断成熟,未来,5G 还会有更多的变革和创新意义: 基于 5G 专网的 SA 组网,探索 5G SA 专网对实时 自动化等场景的支持; 探索 5G SA 专网的切片能力,帮助工厂将现有的 工控网、工控补充网络(WiFi 等)、视频监控网、访客 WiFi、办公网络等通过切片方式实现一网多用,安全区隔。 基于

25、 5G 边缘计算的智能柔性生产 实时智能 云质检方案 智能上下料 方案 精密装配 方案 生产大脑 方案 智能 AR 巡检方案 CT 设备 提供高可靠、大带宽 的蜂窝网络连接及 管理工具 OT 应用部署 IT 环境 提供数据本地管理, 解决企业安全顾虑 多用途服务器 路由器 基带单元 企业核心网(5G EPC, E-0SS) 私有网络 (PLMN-x) 5G NR 专网边缘云 07 中国 5G 垂直行业应用案例 2020 海尔衣联网天津洗衣机工厂是我们在 5G 时代践行中国智能制造的一个实践,未来在家庭端,5G 实践应用的场景也 将会有快速的爆发,为用户智慧家庭的场景体验作出巨大的贡献! 李洋

26、海尔智家平台副总裁,海尔洗衣机产品总经理 合作单位 案例综述 海尔洗衣机天津互联工厂是海尔集团全球第 15 个互联工厂,工厂建设秉承海尔集团海尔衣联网创新发展的理念,在 工厂内将 5G 通信、人工智能、云计算等当前最新的信息通信技术与实际生产及管理相结合,实现工厂生产质量检测、生 产安全监控、仓储物流、设备监控等十余项应用场景解决方案,致力于将其打造成为 5G+ 云平台的智慧工厂。 天津海尔洗衣机工厂 5G 智慧园区 以上智能应用场景均接入构建在云上的 5G 智能工厂统一平台,实现统一接入、统一管理和统一展示。该项目由国内 首家互联网型工业智能研究院 - 青岛海尔工业智能研究院发起,并由中国电

27、信集团有限公司天津分公司协同支撑完成。针 对海尔洗衣机天津互联工厂项目, 双方达成共识并于2019年9月26日签署战略合作协议、 落地智能制造5G创新实验基地。 实现园区安全管理的地面无人巡逻 车和立体安全协同的无人机 解决生产一线工人技术难题 的 AR 远程指导 帮助检测工人实现质检流程标准化 的 AR 作业指导 帮助鉴别自动生产线人员进入操作时 安全防护穿戴合规的劳保安全识别 解决生产线上各环节原料及 成品质量检测、提高品控的视觉检测 实现生产成品搬运的无人驾驶夹 抱车 实现园区智慧管理的智能井盖、智 能垃圾桶、智能照明路灯、智能停 车以及智能烟感。 智能 应用场景 天津海尔洗衣机工厂 5

28、G 智慧园区 08 中国 5G 垂直行业应用案例 2020 解决方案 为了满足全球各地不同市场对产品的多样化、个性化 需求,生产企业内部需要更新现有的生产模式,因此基于 柔性技术的生产模式成为趋势。 在企业工厂内,5G 具有无可比拟的优势,在减少机 器与机器之间的线缆成本的同时,利用高可靠性网络的连 续覆盖,使得机器人在移动过程中活动区域不受限,在各 种场景中进行不间断工作以及工作内容的平滑切换。工厂 中,不同生产场景对网络的要求不同。5G 网络以其端到 端的切片技术,可在同一个核心网中具有不同的 QoS,可 按需灵活调整。5G 可构建连接工厂内外的以人和机器为 中心的全方位信息生态系统,最终

29、实现任何人和物在任何 业务数据汇总的大数据平台部署在中国电信天翼云 上,共有 14 台服务器。 平台集中汇总展示了海尔洗衣机互联工厂内各项 5G 应用典型场景。平台可针对海量异构的物联网设备、视频 设备,实现实时跟踪检测、图像对比分析、大数据统计分 析、告警、预警等,旨在实现全方位、智慧化的监控、监管。 平台使用成熟的开源SSH技术搭建, 采用前后分离的架构, 后端 JAVA 结合 Spring+SpringMVC+Hibernate 开源技 术实现,保证系统可靠性。 面向柔性制造的生产线 5G 网络覆盖 智能监控平台建设 01 02 时间、任何地点都能实现彼此信息共享。企业的生产场景, 涉及

30、到的跨工厂、跨地域设备维护,远程问题定位等场景, 5G 技术在这其中的应用,可以提升运维效率,降低成本。 为满足企业在厂区内特定区域网络需求,由中国电信 对厂区进行了 5G 网络信号基础覆盖。整体 5G 网络信号 覆盖方案按能够满足室外和室内两方面进行建设。室外建 设主要为露天场所的 5G 覆盖,室内建设主要是对内桶生 产区、试验室区域、包装线区域的信号覆盖。 室外区域共规划 4 个 5G 小区,每个小区的实际下行 带宽约为 1Gbps,上行约为 100Mbps,能够满足厂区内 无人机及 AGV 运输的需求。 通过 AAU 设备在厂房两侧对生 产线进行覆盖,采用 4 台 AAU 设备 在生产线

31、两侧对厂区进行覆盖,满足 维修通过 AR 眼镜与国外专家远程随 时交流、冲压钢板快速视觉检测问题 回溯等需求。 采用布放分布式 PRRU 的方式 进行覆盖,由于墙体为外包金属板结 构,考虑覆盖效果,大房间的需求采 用 PRRU 进屋的方式进行覆盖,满 足试验室数据高速传输需求; 整体为空旷环境,参考的 AP 安 装方式,本区域采用分布式 PRRU 进行布放,满足无人成品库夹包车通 过视觉分析实现将洗衣机成品自动夹 起并码放到指定区域的核心需求; 室内试验室区域的覆盖方案室内包装线区域的覆盖方案室内内桶生产区的覆盖方案 天津海尔洗衣机工厂 5G 智慧园区 09 中国 5G 垂直行业应用案例 20

32、20 经验总结与后续计划 01 进一步融入边缘计算,搭建云、边、端协同架构 在未来,平台将融合边缘计算架构,实现对边缘节点 的部署、 监控和管理, 解决传统云计算存在的实时性不够、 宽带不足、能耗较大等问题。 02 进一步封装模块化的设备联动机制,实现自定义协同 组合 不同场景对设备协同工作的需求往往不同,而且,设 备的多样性、数据的复杂性和下行协议的异构性意味着无 法固定化触发条件和响应动作之间的复杂逻辑。 因此,平台将致力于针对不同场景、不同设备,实现 设备数据结构的模块化封装,以满足用户对自定义设备协 同机制的需求。 03 拖拽式自定义监控中心,满足定制化需求 平台具备融合多智慧系统的能

33、力,然而在不同场景下, 用户对数据的关注维度、关注内容、进一步展现形式和风 格喜好都不尽相同。平台具备完备的 API 文档,可以满足 场景界面的二次开发,但仍需要前端的开发工作,目前无 法实现工具式的定制过程。 因此,平台将在未来开发拖拽式自定义监控中心的功 能,提供数据展示模块仓库,并开放配置接口,以实现多 智慧系统的多形式的快速自由组合。 04 场景迭代,技术创新 我们将继续深入开发其他质量检测、安全生产应用场 景,通过统一平台实现应用场景间的联动,将解决方案标 准化,为同类企业智能化升级提供便利条件。目前项目进 展比较顺利,在机器深度学习算法和自动驾驶的算法上还 在不断优化,力求达到工业

34、级标准,将响应时间控制在秒 级内。 场景是 5G 落地工业领域的关键,不能盲目的为了新 技术去创新,将 5G 技术分阶段规划并落地是我们目前识 别到的比较高效的路径。从点突破,再到面的复制,进而 推广到行业中,是我们肩负的使命。 家电制造行业的成品都没有搬运的底部托盘,所以成品的搬运都采取双侧夹抱的方式,而目前叉车生产企业实现无人 驾驶的多数为底部叉取的车辆,此次海尔洗衣机天津互联工厂,实现了现有夹包车的无人驾驶改造,同时将传统叉车无人 驾驶与夹抱相结合,解决了洗衣机工厂成品的仓储搬运安全管理并提升效率,对解决现有工厂实现仓储物流的自动化和智 能化对已有叉车的改造提供了示范案例。 海尔洗衣机天

35、津互联工厂还广泛应用了 5G+AR 技术,集中实现了安保检测、远程指导、作业指导等多个场景的应用, 为 5G 环境下 AR 广泛应用提供了试点条件,并推动了工厂智能化改造和创新的标准论证。 无人驾驶叉车改造 5G+AR 应用 03 04 天津海尔洗衣机工厂 5G 智慧园区 10 中国 5G 垂直行业应用案例 2020 中国商飞 5G+8K 飞机表面质量监测 中国商飞要探索基于 5G 的大飞机智能制造系统,建设基于 5G 的大飞机示范工厂,到 2021 年,建设重构工艺、生产、 质量、物流模式的示范工厂。 汪顺利 上海飞机制造有限公司航研所党总支副书记、智能工厂部部长 合作单位 解决方案 针对飞

36、机表面检测过程中的痛点难点,中国商飞将 8K 超高分辨率,高精度视觉检测与 5G 高速率的特点 相结合,推出基于 5G 网络的 8K 超高分辨率飞机表面 质量检测系统,打造一套适用于飞机表面检测的可移动、 柔性、高精度、高效率的视觉检测系统。 在实践中,聚焦在以下几个方面进行创新: 行业挑战 8K 超高分辨率图像编解码技术,超高清图像实时 编码算法的深度并行优化技术、超高清图像实时编码算 法的质量优化技术、超高清图像实时编码算法的并行码 率控制技术 5G 网络下 8K 图像的传输技术 基于人工智能的缺陷检测技术 民航客机在制造、试飞和正常航线运行维护的过程中,都需要进行表面质量的检测。典型检测

37、场景如:装配过程中的 表面特征位置检测、表面缺陷检测、关键零件安装状态检测、喷漆过程中的喷漆表面砂眼、橘皮、流淌、漏刷等缺陷检测、 运营过程中的例行维护表面检测等。 中国商飞 5G+8K 飞机表面质量监测 布线模式 实施复杂,反馈缓慢 8K 超高分辨率工业相机的出现和应用,解决了检 测面积和精度的问题,但是由于数据量太大,检测过程 数据需要几十米的线缆进行传输或者离线存储,不便于 数据上云进行高性能计算,结果反馈不及时,效率低。 人工模式 效率低下,专家依赖 当前这些检测多通过人工目视进行,效率低下且检 测结果不够客观准确。然而,受限于飞机的尺寸大、检 测工作量大、外形复杂、精度要求高、检测环

38、境复杂的 特点,机器视觉检测在飞机表面检测运用中遇到各种技 术难题,如有线连接不便、图像传输困难、检测效率低 下、精度不够等问题,因此并未在飞机表面检测过程得 到广泛应用。 11 中国 5G 垂直行业应用案例 2020 由于 5G 网络解决了传统现场布线连接复杂的问题,移动的 实时检测平台成为可能。高分辨率的图像经过 5G 网络实时传输 到云端高性能图形计算服务器,以秒级的速度进行图像运算和分 析并输出检测结果,大大改变了之前离线图像采集与本地运算效 率低的问题。 客户价值 基于 5G 网络的 8K 超高分辨率飞机表面质量检测系统具有广阔的应用前景,可以应用于飞机生产和运营所有过程的 表面检测

39、,对整个航空产业有着重要的意义: 由于该设备可以由一人操作完 成,每条生产线至少减少 2 名质检人 员,节省人力成本;另外减少验收检 测时间可以大大提升生产效率,提高 飞机的经济性。 工作效率提高 对于制造过程检测,由于不需 要移动和攀爬工装设备,检测准备时 间少,检测过程高度自动化,使用后 可以将飞机部件的表面检测效率提高 3 倍以上。对于航线运营意义同样重 大,成倍缩短航线运行维护的时间, 提高了飞机的出勤率和机场空间的利 用率,为航空公司、机场及整个航空 产业带来整体的效率提升。 经济成本减少 所有检测结果客观、可量化、可 追溯,检测覆盖率达到 90% 以上。 对于制造过程来说,可以减少

40、交付时 的不符项,提升产品的安全性和用户 的满意度;对于航线运营来说,可以 提升定检的质量水平。 检测质量提升 通过 8K 超高清图像采集设备采集大范围高精度的图像,经 由5G网络传输至检测平台进行智能分析, 自动识别飞机表面缺陷。 采用此技术具有成本低、部署简单快捷、检测速度较快、检测精 度较高、检测范围较广和检测结果准确等优点,且不需要大量人 工参与。 8K 超高清图像具有画面高度清晰,色域范围 更广、亮度动态范围更大等特点。根据国际电盟在 2012 年通过的相关标准规定,8K 超图像视频的分 辨率可达 76804320,是 4K 图像的 4 倍,传统 全高清图像的 16 倍。在带来超高清

41、晰度与超大色 域的同时,8K 图像对承载设备的性能提出了更高 的要求。在未经压缩的情况下,8K 图像 ( 按检测 过程需求 5fps) 每秒的容量即可达到 500Gb,为 保证图像质量,即便经过压缩,8K 图像数据的传 输速率至少为 100Mbps,必须依托 5G 技术的超 高带宽和高效的图像编码压缩技术来实现。 创新点 1 8K 视觉实时 图像检测 创新点 2 8K图像预处理, 通过 5G 管道 承载 创新点 3 云 +AI 实现 实时检测 检测模块 视觉检测模块、 无损检测模块 机器人 升降装置 AGV 被检测件 机身、机头、机 翼等所有大部件 地面 中国商飞 5G+8K 飞机表面质量监测

42、 12 中国 5G 垂直行业应用案例 2020 新凤鸣基于 MEC 的智能车间 5G 元年,我们有幸成为中国移动 5G 应用的先行者,验证了 5G 在广数采、泛连接、高计算上的先进性。我们期待 5G 技术持续优化,进一步驱动企业“业务 + 管理 + 技术”深度融合,示范和引领化纤行业数字化转型和高质量发展。 王会成 新凤鸣集团 CIO 合作单位 行业挑战 全球化纤行业已进入关键的数字化转型时期,当前化纤行业在通信方面面临的挑战包括: 案例综述 新凤鸣集团是一家集聚酯,纺丝,加弹,进出口贸易为一体的大型股份制企业,聚酯长丝稳居行业全球第二。 2019 年,中兴通讯联合嘉兴移动充分利用 5G 技术

43、的大带宽、低延时和大链接特性,为新凤鸣集团长丝生产车间提供了全 方位的数字化解决方案,主要包括无人IGV小车方案、车间8K高清5G智能监控方案、机器视觉+5G+AI飘丝/飘杂检测方案、 以及5G无线数据信息采集方案。 通过5G的赋能, 增强了新凤鸣集团的生产管理能力, 提升了企业生产效率, 同时提高了产品质量。 智能车间的数字化转型迫切需要一张适合行业特点的高带宽、低时延、可靠性高、部署简单的网络,实现车间设 备的联网,以及生产运营的智能。 生产车间业务繁多,特别是一些视频类业 务(如高清视频监控,机器视觉等)对带 宽要求高,而传统网络无法满足要求 传统网络传输无法满足车间设备所 需的端到端低

44、时延、高稳定性及可 靠性的要求 面临网络结构复杂,布线、运 行和维护成本高、安全管理能 力不足 解决方案 基于 5G 技术为化纤生产车间设备的通讯问题提供全新方案,不仅对车间网络的带宽、时延、安全性保障方面带来飞跃式的 提升,还促进车间设备与 5G 终端、网络的进一步结合,从而对车间应用系统产生革命性影响。车间信息化供应商将根据 5G 特 性应用升级,并转型生产 5G 嵌入式产品,从源头推动5G产业链的发展。 新凤鸣基于 MEC 的智能车间 13 中国 5G 垂直行业应用案例 2020 5G 高清移动视频监控01 飘丝 / 飘杂检测02 无人 IGV 小车03 车间的安全生产依赖于多种摄像头设

45、备,通过在移动 的 IGV 上加装摄像头,可以实时监控生产现场,保障安全 生产。摄像头的视频数据通过 5G MEC 本地分流上传到 新凤鸣的视频中心, 避免了数据流出, 保障了企业数据安全。 其他需要使用视频的应用可以从视频中心获取数据,取代 传统 4G 专网传输方式,传输性能更加优异。5G 高清移 动视频监控,随时随地低成本部署,且可实现移动监控。 MEC 实现本地分流,可以保障企业数据安全,同时也提 高车间安全生产水平。 飘丝 / 飘杂问题是化纤行业老大难的难题,每年都给 化纤行业造成了巨大的损失。新凤鸣的核心产品是长丝, 长丝是由几百根微米级别的细丝以每分钟 4000 米的下丝 速度盘卷

46、而成。而下丝过程中,如果细丝飘离了轨道,就 是飘丝,如果飘到了相近轨道就是飘杂。这个问题难点在 于快和细,微米的细丝以千米每分钟的速度下行。 通过采 用巡检机器人和 8k 高清摄像头,通过 5G 网络,回传给 AI 算法识别的方案解决了此问题。本项目填补了该领域的 空白,加速推动 5G+MEC 技术成果在化纤行业的转化应 用。5G 提供上行超过 100M(满足 8K 高清)的带宽和超 低时延,完全满足飘丝 / 飘杂检测需求,破解了化纤生产 行业难题,提升了产品质量。 在生产车间有大量的丝饼需要通过 IGV 搬运,通过 5G 网 络的部署,可以实现车间 IGV 小车运输无人作业,智能化 调度控制

47、。无人 IGV 小车在 5G 网络保障下,运行稳定, 提升了运输效率,保障了企业生产。与传统的 WiFi 网络 接入方式相比,5G 网络大大降低了小车的掉线率,并确 保控制时延低于 10ms。 经验总结与后续计划 本项目在实施过程中,通过用 5G 网络取代现有 4G、WiFi 以及有线的通信方式,将传统业务迁移到 5G 网络上。本项目已经在一个车间完成了部署和试点,目前 尚处于 5G 部署和应用的初级阶段,项目重点在于 5G 网 络的建设以及 5G 业务的试点应用,有些问题还需要深入 考虑: 行业用户对 5G 网络的认可还需要一个过程,从认 识 5G 到接受 5G 需要不断的通过实践来证明,要

48、让行业 客户切实感受到 5G 带来的好处和便利。 5G 的发展需要全产业链的配合,当前 5G 模组尚未 规模商用制约了 5G 新业务的开展。 行业用户不仅仅需要 MEC、网络切片等技术方案, 还需要低成本,高性价比的 5G 商用模式。 后续,本项目将在车间内采用 5G 技术逐步取代传统 车间的通讯手段,满足智能车间内多种作业设备的信息互 通、多路视频信息同步等要求,实现车间内的高度自动化 和智能化,从而为打造“黑灯工厂”做准备。5G 技术与 生产车间应用需求的结合,将为化纤行业提供全新的通信 解决方案,也为未来智能车间打开了想象空间。 在生产车间内有大量的传感器数据需要回传到数据中 心,从而监

49、控生产过程是否正常。借助 5G 网络的大带宽 和低延时特性,并用其取代传统的有线网络传输方式,实 时传输传感器数据到本地数据中心,减少了布线和维护成 本,缩短了工程周期,提升了数据采集的效率。 5G 网络在新凤鸣部署使用后,整体网络特性(如上 行带宽 100Mbps/s,网络时延低于 20ms,链接数量等) 比原来有了极大的提升。5G 模组、终端将广泛应用于车 间物联网,并结合 5G 网络技术构建适合智能车间的边缘 计算 MEC 平台、软件架构和 AI、大数据软件等,通过提 供端到端网络切片方案来协助运营商重塑商业模式。 5G 无线数据信息采集04 新凤鸣基于 MEC 的智能车间 14 中国 5G 垂直行业应用案例 2020 5G元年, 三一集团联合合作伙伴共同打造5G智能制造创新业务应用, 充分体会到5G将对工业生产带来革命性影响。 未来,我们期待与 5G 技术深度融合,用数字化思维打造新的模式和生态,带动全行业高质量发展,推动中国制造业数字 化转型升级。 代晴华 三一集团董事,三一重工高级副总

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